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PERIMETRO DE OFERTA PARA ESTUDIOS DE CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

Día a día, tanto para consumidores como para las compañías suministradoras de energía eléctrica, el concepto de "Calidad de la Energía eléctrica" adquiere mas relevancia. El término "Calidad de la Energía Eléctrica" (Power Quality) se ha convertido en una de las frases modernas más escuchadas en la industria desde los años 80's. Este concepto incluye todo lo relacionado con una gran variedad de disturbios que se generan en los sistemas eléctricos y que causan desviaciones de las condiciones adecuadas de tensión, corriente o frecuencia, resultando en fallas de los sistemas o en operaciones erráticas de los equipos.Los problemas asociados a la calidad de la energía eléctrica no son necesariamente nuevos. Lo que es nuevo es que ahora los usuarios están más conscientes de las consecuencias de estos fenómenos y que las técnicas para su detección y corrección son más accesibles que en años pasados.Algunas razones relevantes para detectar, analizar y corregir los problemas de Calidad de la Energía Eléctrica son:

  1. Los equipos de hoy en día son más sensibles a las variaciones de la energía eléctrica que los utilizados en años anteriores. Muchas cargas (equipos) contienen control basado en microprocesadores e instrumentos electrónicos que son sensibles a los disturbios eléctricos. La tarea constante de disminuir costos en el uso de la energía eléctrica ha llevado a la implementación de equipos de alta eficiencia como lo son: Variadores de velocidad en motores, bancos de capacitores para la corrección del factor de potencia y el uso extensivo de equipos de computo para optimizar tareas y procesos. Como resultado adverso al ahorro de energía eléctrica, se tienen incrementos significativos en los niveles de armónicas en las redes eléctricas. Dado que el problema no solo afecta a usuarios sino también a las compañías suministradoras (CFE, Luz y Fuerza del Centro), éstas se preparan para medir los niveles de armónicas producidas por usuarios en un futuro cercano. Así, de acuerdo a los cambios que inminentemente se harán a la reglamentación vigente, se penalizará a los usuarios que excedan los límites que se establezcan para la Calidad de la Energía Eléctrica. Actualmente los consumidores de energía eléctrica se informan más acerca de los problemas asociados a la calidad de la energía eléctrica como: Interrupciones, variaciones de tensión (sags y swells) y transitorios por "switcheo". En consecuencia, los usuarios demandan a las compañías suministradoras el mejorar la calidad de la energía eléctrica que reciben.

  2. La Industria busca constantemente adquirir maquinaria más rápida, más productiva y más eficiente. Las compañías suministradoras de energía eléctrica alientan este esfuerzo porque la maquinaria mas eficiente reduce la demanda de energía eléctrica, lo cual ayuda a postergar grandes inversiones en subestaciones y centrales de generación. Irónicamente, los equipos instalados para aumentar la productividad son también los equipos que sufren más por disturbios presentes en la red y algunas veces también éstos son los generadores de los problemas de Calidad de la Energía Eléctrica. Las costosas inversiones que hace la industria deben protegerse y es precisamente aquí donde se requieren soluciones a problemas de calidad de la energía eléctrica.

¿QUÉ ES LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA?

Existen diferentes definiciones de Calidad de la Energía Eléctrica, pues cada marco de referencia destaca aspectos en función de sus compromisos y necesidades. Por ejemplo, las compañías suministradoras de energía eléctrica podrían definir Calidad de Energía Eléctrica como "confiabilidad" y presentar estadísticas mostrando que el sistema es 99.98 % confiable. Los fabricantes de equipo podrían definir Calidad de Energía Eléctrica no sólo como confiabilidad, sino como el cumplimiento con ciertas características en el suministro de energía eléctrica que permiten al equipo trabajar apropiadamente y sin dañarse. Dependiendo del tipo de usuario, fabricante y/o compañía suministradora las definiciones se enfocarán más a uno o a otro aspecto. Sin embargo, dado que la Calidad de la Energía Eléctrica es un problema que afecta a todos, es más adecuado definirla como:

"Cualquier disturbio en los sistemas de energía eléctrica, que se manifiesta en desviaciones de las condiciones adecuadas de tensión, corriente o frecuencia, lo cual resulta en una falla o una mala operación de equipos."

Existen diferentes fenómenos que pueden ser analizados y corregidos por medios de los estudios de calidad de la energía eléctrica, siguiendo los criterios de los estándares internacionales; las principales desviaciones a un suministro de alta calidad son:

  • Distorsión periódica de la onda fundamental (armónicas, interarmónicas) Variaciones en la tensión Desbalanceo trifásico

  • Sobretensiones transitorias

Distorsión Periódica de la onda fundamental: Las armónicas son tensiones o corrientes que tienen frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental del sistema de suministro. Estas al sumarse a la onda fundamental la distorsionan, de acuerdo con el orden de la armónica es el grado de distorsión de la onda fundamental. Cuando las frecuencias de éstas tensiones y corrientes armónicas no son múltiplos enteros de la onda fundamental se denominan interarmónicas. Las distorsiones por armónicas e interarmónicas, generalmente son causadas por equipos con características tensión / corriente no lineales.

Para mantener los contenidos de armónicas de tensión dentro de los niveles recomendados, las principales soluciones son:

  • El uso de equipos de rectificación con mayor número de pulsos

  • Filtros pasivos sintonizados a frecuencias individuales

  • Filtros activos y acondicionadores.

  • Variaciones en la tensión

Sags: Son una reducción súbita (entre 10 y 90 %) de la tensión nominal en un punto del sistema y que dura desde 0.5 ciclos hasta varios segundos. Pueden ser causadas por operaciones de maniobra asociadas con la desconexión temporal de suministro, así como con la gran demanda de corriente asociada al arranque de motores grandes o al flujo de corrientes de falla. Estos eventos pueden emanar de los sistemas de los clientes o de la compañía suministradora.Algunos elementos efectivos para minimizar los problemas generados por estas reducciones súbitas de tensión son los transformadores de aislamiento y las unidades ininterrumpibles de energía eléctrica. Swells: Son incrementos en la tensión que generalmente acompañan a las caídas de tensión breves (sags). Aparecen en las fases no falladas de un circuito trifásico que ha presentado un corto circuito monofásico. También aparecen cuando los sistemas rechazan carga. Los incrementos en la tensión también pueden ocasionar trastornos en los controles y controladores de estado sólido de motores, particularmente en variadores de velocidad, los cuales pueden interrumpir su operación al accionarse la protección de sus circuitos electrónicos. También pueden someter a esfuerzos dieléctricos a los componentes de computadoras y acortar su vida útil.

Para minimizar los efectos adversos producidos por este tipo de fenómenos se utilizan supresores de transitorios y UPS´s.

Transitorios de tensión: Los disturbios mucho mas pequeños que los decrementos (Sags) e Incrementos (Swells), son clasificados como transitorios y son causados por cambios súbitos en el sistema de suministro. Generalmente son causados por descargas atmosféricas, así como por maniobras de interruptores y por oscilaciones comúnmente debidas a la conexión de bancos de capacitores. Las posibles soluciones para limitar estos problemas son: El uso de unidades ininterrumpibles de energía eléctrica (UPS), Protectores electrónicos de Sags, transformadores de aislamiento y acondicionadores de la calidad de la energía eléctrica (Power Quality conditioners). Desbalanceos: Los desbalanceos describen una situación, en la cual las tensiones de una fuente trífásica no son idénticas en magnitud o el desplazamiento entre fases no es de 120 grados eléctricos o ambas. Esto afecta a los motores y otros dispositivos que dependen del adecuado balanceo de la fuente de suministro trifásica.

Un medio para eliminar el desbalanceo en las instalaciones es realizar una nueva interconexión de todos los equipos de la instalación, de manera que las cargas monofásicas y trifásicas sean distribuidas de manera equitativa en la instalación. Es recomendable realizar un análisis de las cargas para verificar que bajo las diferentes condiciones de operación no se presente un desbalanceo mayor al 5% entre la fase de mayor carga y la de menor carga.

PROBLEMAS CAUSADOS POR UNA MALA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Dentro de los problemas más comunes se encuentran los siguientes:

  • Calentamiento excesivo de transformadores Ruido acústico en transformadores, motores y otros aparatos Calentamiento excesivo del conductor neutro Circulación continua de corriente por el conductor de puesta a tierra Bajo factor de potencia Calentamiento excesivo de los bancos de capacitores Operación errónea de los dispositivos de control, los sistemas de señalización principal y relevadores de protección Perdidas adicionales en capacitores, transformadores y maquinas rotatorias Interferencia telefónica Extinción del arco de las lámparas de descarga Operación incorrecta de los dispositivos de control Daños a tarjetas electrónicas La variación de la velocidad o del par en motores La apertura de contactores El colapso de sistemas de computación o errores de medición en instrumentos equipados con dispositivos electrónicos Fallas en la conmutación de convertidores

  • Mal funcionamiento de equipo, tal como:

Parpadeo en monitores Parpadeo en luminarias Bloqueo de programas de PLC's y PC's

Baja eficiencia en motores eléctricos

EQUIPOS DE PQ INSEL QUE SE UTILIZAN PARA SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS DE MALA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

  • Banco fijos de capacitores - Rectibloc Plus Banco automáticos de capacitores - Secomat Plus Bancos automáticos antiresonantes - AV6000 REACTIVAR. Bancos automáticos libres de transitorios por "switcheo" - REACTIVAR AT5000/AT600 Bancos de capacitores de compensación en tiempo real - REACTIVAR AV9000 Bancos de capacitores en media y alta tensión Filtro pasivo Reactivar AV7000 Filtros activos - AccuSine Filtros activos - SineWave Transformadores de baja tensión: Transformadores de aislamiento

  • Transformadores tipo K

  • UPS's Reguladores de tensión - Topaz 700 Supresor de transitorios - Surgelogic

  • Protector electrónico de Sags - REACTIVAR

La recomendación de algunos de estos equipos requiere de la realización de un estudio previo de Calidad de la Energía Eléctrica.

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